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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kraftfahrzeugkarosserie mit einer Fronthaube, einer von einem hinteren Rand der Fronthaube aus ansteigenden Frontscheibe und einem einen vorderen unteren Rand der Frontscheibe unterstützenden Querträger.
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Aus
DE 10 2007 012 830 A1 ist ein Kraftfahrzeug bekannt, bei dem ein die Frontscheibe unterstützender Querträger aus zwei an ihren vorderen und hinteren Rändern miteinander verbundenen Trägerteilen zusammengesetzt ist. Das obere Trägerteil ist im Querschnitt aufwärts gewölbt, mit einem einen vorderen Rand der Frontscheibe unterstützenden, entgegen der Fahrtrichtung ansteigenden vorderen Abschnitt, einem im Wesentlichen horizontalen mittleren Abschnitt und einem entgegen der Fahrtrichtung steil abfallenden hinteren Abschnitt. Wenn dieses Fahrzeug im Verkehr einen Fußgänger berührt, dann stürzt dieser normalerweise schräg von oben auf die Haube, wobei er um eine Achse schwenkt, die sich ungefähr am vorderen Rand der Haube befindet. Bei einem normal großen, erwachsenen Fußgänger trifft in diesem Fall meist der Kopf auf die Frontscheibe, durchschlägt diese und verformt den darunter liegenden Querträger. Dank eines Knicks in seinem vorderen Abschnitt ist das obere Trägerteil zunächst einigermaßen leicht nachgiebig. Der Widerstand des Querträgers nimmt jedoch zu, wenn auch das untere Trägerteil von der Verformung erfasst wird, bzw. wenn die Verformung den hinteren Abschnitt des oberen Trägerteils erreicht, der nahezu parallel zur Aufprallrichtung orientiert ist und daher der Verformung einen hohen Widerstand entgegensetzt. Dies macht die Einhaltung geltender Grenzwerte des HIC (Head Injury Criterium) bei einem Aufprall auf den bekannten Querträger schwierig.
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Aufgabe der Erfindung ist, eine Kraftfahrzeugkarosserie mit einem eine Frontscheibe unterstützenden Querträger anzugeben, bei der die Gefahr schwerer Verletzungen beim Auftreffen eines Kopfes auf den Querträger wenigstens verringert ist.
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Die Aufgabe wird gelöst, indem bei einer Kraftfahrzeugkarosserie mit einer Fronthaube, einer von einem hinteren Rand der Fronthaube aus ansteigenden Frontscheibe und einem sich in Breitenrichtung der Frontscheibe erstreckenden Querträger, von dem ein vorderer Flansch einen vorderen unteren Rand der Frontscheibe unterstützt, ein hinterer Flansch an einem Strukturelement der Karosserie abgestützt ist und ein erstes Zwischenstück sich von einem oberen hinteren Rand des vorderen Flansches aus zum hinteren Flansch hin erstreckt, der hintere Flansch über eine Auflagefläche des Strukturelements hinaus durch ein zweites Zwischenstück nach vorn verbreitert ist und die Zwischenstücke über eine zum Motorraum hin konvexe Biegezone zusammenhängen. Indem das zweite Zwischenstück beim Aufschlagen eines Kopfs auf den unteren Bereich der Frontscheibe entlang einer Vorderkante der Auflagefläche abknickt und nach unten schwenkt, erleichtert es das Nachgeben des Querträgers unter der Last eines Aufschlags und damit eine Reduzierung des HIC-Werts.
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Um von einer im Wesentlichen von oben einwirkenden Aufschlagkraft wirksam verformt werden zu können, ist das zweite Zwischenstück vorzugsweise horizontal ausgerichtet. Im einfachsten Falle kann es sich in einer Linie mit dem hinteren Flansch erstrecken.
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Das erste Zwischenstück ist vorzugsweise im Querschnitt bogenförmig und weist einen vertikal von oben auf die Biegezone treffenden Abschnitt auf. Während bei einem Aufschlag das zweite Stück abwärts gebogen wird, kann das erste Stück durch Stauchung des Bogens weitere Aufschlagenergie dissipieren.
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Um eine ausreichende Nachgiebigkeit des zweiten Zwischenstücks zu gewährleisten, sollte das zweite Zwischenstück nicht zu schmal sein. Vorzugsweise sollte seine Ausdehnung in Fahrzeuglängsrichtung wenigstens ein Drittel der Ausdehnung in gleicher Richtung des ersten Zwischenstücks betragen.
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Um ein reproduzierbares Abknicken des zweiten Zwischenstücks bei gleichbleibender Energieaufnahme zu gewährleisten, sollte die Auflagefläche vorzugsweise eine wenigstens abschnittsweise gerade Vorderkante haben.
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Vorteilhaft für die Reproduzierbarkeit des Abknickens ist auch, wenn die Biegezone parallel zur Vorderkante verläuft.
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Unter dem zweiten Zwischenabschnitt sollte sich ein Freiraum erstrecken, um dem zweiten Zwischenabschnitt Platz zum Zurückweichen zu bieten.
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Der Querträger erstreckt sich vorzugsweise freitragend zwischen vorderem und hinterem Flansch.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren. Aus dieser Beschreibung und den Figuren gehen auch Merkmale der Ausführungsbeispiele hervor, die nicht in den Ansprüchen erwähnt sind. Solche Merkmale können auch in anderen als den hier spezifisch offenbarten Kombinationen auftreten. Die Tatsache, dass mehrere solche Merkmale in einem gleichen Satz oder in einer anderen Art von Textzusammenhang miteinander erwähnt sind, rechtfertigt daher nicht den Schluss, dass sie nur in der spezifisch offenbarten Kombination auftreten können; stattdessen ist grundsätzlich davon auszugehen, dass von mehreren solchen Merkmalen auch einzelne weggelassen oder abgewandelt werden können, sofern dies die Funktionsfähigkeit der Erfindung nicht in Frage stellt. Es zeigen:
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1 eine perspektivische Ansicht eines Teils einer Kraftfahrzeugkarosserie, gemäß der vorliegenden Erfindung und eines den Aufschlag des Kopfes eines Fußgängers auf die Karosserie simulierenden Impaktors;
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2 einen schematischen Querschnitt durch die in 1 gezeigten Karosserieteile und deren Unterbau;
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3 eine Draufsicht auf einen Querträger und ein ihn unterstützendes Strukturelement gemäß einer ersten Ausgestaltung der Erfindung; und
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4 eine zu 3 analoge Draufsicht gemäß einer zweiten Ausgestaltung der Erfindung.
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1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Teils einer Kraftfahrzeugkarosserie, an der die vorliegende Erfindung implementiert ist. Zu sehen ist der hintere Bereich einer Fronthaube 1 sowie eine daran anschließende, beim fertigen Fahrzeug eine Frontscheibe aufnehmende Fensteröffnung, flankiert von A-Säulen 2. Eine Armaturenbrettverkleidung ist in 1 weggelassen, um darunter liegende Einbauten 3 des Armaturenbretts sowie einen aus einem einlagigen Blechzuschnitt geformten Querträger 4 zeigen zu können, die beim fertigen Fahrzeug unter der Armaturenbrettverkleidung verborgen sind. Ein hinterer Flansch 5 des Querträgers 4 stutzt sich auf der Oberkante einer in der Figur nicht sichtbaren Trennwand ab, die sich zwischen Fahrgastzelle und Motorraum erstreckt. Ein schräg geneigter vorderer Flansch 6 des Querträgers unterstützt einen vorderen unteren Rand der Frontscheibe.
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Ein über dem Querträger 4 dargestellter Impaktor 7 zeigt die Position, an der, wenn das Fahrzeug mit einem erwachsenen, normal großen Fußgänger zusammenstößt und dieser auf die Fronthaube 1 aufschlägt, dessen Kopf auf die Karosserie trifft. Die Aufschlagstelle befindet sich in einem unteren, vom vorderen Flansch 6 des Querträgers 4 unterstützten Bereich der Frontscheibe. Um die gesetzlichen HIC-Grenzwerte einhalten zu können, muss der Querträger 4 unter dem Aufschlag nachgeben können.
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2 zeigt einen schematischen Schnitt in Fahrzeuglängsrichtung durch den Querträger 4 und dessen Umgebung. Zu sehen ist ein hinterer Bereich der Fronthaube 1 sowie jeweils ein Teil der hier mit 8 bezeichneten Frontscheibe sowie der Trennwand zwischen Motorraum 11 und Fahrgastzelle 12, mit 9 bezeichnet. An einer Oberkante der Trennwand 9 ist eine horizontale Auflagefläche 10, z. B. in Form eines von der Trennwand 9 einteilig zur Fahrgastzelle 12 hin abgebogenen Flansches gebildet. Auf dieser Auflagefläche 10 ist der hintere Flansch 5 des Querträgers 4 großflächig anliegend befestigt, z. B. mit Hilfe mehrerer Schrauben 13.
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Der auf der Auflagefläche 10 aufliegende hintere Flansch 5 ist nach vorn in gerader Linie verlängert durch ein horizontales Zwischenstück 14, das freitragend einige Zentimeter über die Trennwand 9 hinaus in den Motorraum 11 vorspringt. Ein bogenförmiges Zwischenstück 15 erstreckt sich vom vorderen Flansch 6 aus und trifft an einer Knickzone 16 unter einem in etwa rechtem Winkel auf das Zwischenstück 14. Die Krümmung des bogenförmigen Zwischenstücks kann kontinuierlich oder, wie in 2 gezeigt, durch eine Abfolge mehrerer nicht oder schwach gekrümmter Segmente und dazwischenliegender Knickzonen gebildet sein. Die dem Motorraum zugewandte konvexe Unterseite des bogenförmigen Zwischenstücks 15 bietet Platz für die Unterbringung eines Scheibenwischermotors 17.
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Unterhalb dieses Scheibenwischermotors 17 und des Zwischenstücks 14 ist Platz freigehalten, um beim Aufschlag eines Kopfes auf die Frontscheibe 8 eine Ausweichbewegung des Wischermotors 17 bei gleichzeitiger Stauchung des Zwischenstücks 15, Abknicken des Zwischenstücks 14 entlang der Vorderkante der Auflagefläche 10 und gleichzeitiger Verengung des von der Knickzone 16 aufgespannten Winkels zu ermöglichen, wie in der 2 als gestrichelte Kontur dargestellt.
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3 zeigt eine Draufsicht auf den Querträger 4 und die Auflagefläche 10 gemäß einer ersten Ausgestaltung der Erfindung. Eine in der Draufsicht von dem Querträger 4 verdeckte und daher in der Figur nur als gestrichelte Linie dargestellte Vorderkante 18 der Auflagefläche 10 erstreckt sich gradlinig über nahezu die gesamte Breite des Querträgers 4. Parallel zu der Vorderkante 18 verläuft die Knickzone 16. Die daraus resultierende geradlinige Form des Zwischenstücks 14 ermöglicht es diesem, beim Aufschlag eines Körpers auf die Frontscheibe 8 nachzugeben, ohne dass dabei eine Scherung oder Stauchung in Fahrzeugquerrichtung des Materials des Querträgers 4 erforderlich wäre. So ist gewährleistet, dass, nachdem die Frontscheibe 8 unter dem Aufschlag zersplittert ist und dadurch ein Anfangswiderstand gegen die Verformung überwunden ist, die Frontscheibe 8 am Auftreffort des Impaktors 7 kontinuierlich und unter Ausübung einer reproduzierbaren Verzögerungskraft auf den Impaktor 7 nachgibt.
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Der Querträger 4 erstreckt sich über die gesamte Breite der Fahrgastzelle 12. Der vordere Flansch 6 ist in der Draufsicht passend zur Gestalt der Frontscheibe 8 leicht gekrümmt, und seine Ausdehnung in Breitenrichtung des Fahrzeugs ist etwas geringer als die des gewölbten Zwischenstücks 15, so dass der vordere Flansch 6 zwischen den A-Säulen 2 Platz finden und die Frontscheibe 8 auf seiner gesamten Ausdehnung berühren und abstützen kann.
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4 zeigt eine zu 3 analoge Draufsicht gemäß einer zweiten Ausgestaltung. Die Auflagefläche 10 ist hier nicht wie bei der ersten Ausgestaltung exakt in Fahrzeugquerrichtung langgestreckt, sondern umfasst zwei geradlinig langgestreckte Abschnitte 10l, 10r, die jeweils von den Seiten her schräg nach vorn auf eine – als strichpunktierte Linie eingezeichnete – Längsmittelebene des Fahrzeugs zulaufen und an dieser unter einem stumpfen Winkel aufeinander treffen. Der Querträger 4 ist mit einem Schlitz 19 versehen, der sich entlang der Längsmittelebene durch den hinteren Flansch 5, das Zwischenstück 14 und die Knickzone 16 bis in das gewölbte Zwischenstück 15 hinein erstreckt. Wenn das Zwischenstück 14 unter einem Aufprall lokal nach unten ausweicht, ermöglicht es der Schlitz 19 der – in Fahrzeugquerrichtung steifen – Knickzone 16, sich der Längsmittelebene zu nähern, ohne dass hierfür eine lokale Stauchung des Querträgers 4 in Fahrzeugquerrichtung erforderlich ist, die die Überwindung eines hohen, schlecht reproduzierbaren und eventuell zur Überschreitung des HIC-Grenzwerts führenden Anfangswiderstands voraussetzen würde.
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Auch ohne eine entsprechende Figur ist leicht nachvollziehbar, dass die Auflagefläche 10 auch aus mehr als zwei geradlinigen Abschnitten zusammengesetzt sein könnte, um einen bogenförmigen Verlauf ähnlich dem des vorderen Flansches 6 auch an der Hinterkante des Querträgers 4 zu approximieren, wobei dann der Querträger zwischen je zwei solchen geradlinigen Abschnitten einen von der Hinterkante aus bis über die Knickzone nach vorn reichenden Schlitz entsprechend dem Schlitz 19 aufweisen sollte.
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Ein oder mehrere derartige Schlitze können einer weiteren Abwandlung zufolge auch an einem Querträger 4 mit geradem hinterem Flansch 5, wie in 3 dargestellt, vorgesehen sein. Indem diese Schlitze das Zwischenstück 14 eines solchen Querträgers über dessen Breite hinweg in mehrere voneinander getrennte Abschnitte gliedern, ermöglichen sie es diesen Abschnitten, weitgehend unabhängig voneinander der Belastung eines Aufschlags nachzugeben. Während die intakte Frontscheibe 8 eine auf sie wirkende Kraft in Breitenrichtung über mehrere Abschnitte des Zwischenstücks 15 verteilt, so dass die intakte Scheibe durch den Querträger 4 sicher und fest unterstützt ist, entfällt diese Verteilungswirkung weitgehend, wenn nach dem Aufschlag des Impaktors 7 die Frontscheibe 8 gesplittert ist. So konzentriert sich dann der Impuls des Impaktors 7 auf einen oder zwei der Abschnitte des Querträgers 4. Während sich die Belastbarkeit eines in dieser Weise geschlitzten Querträgers 4 bei intakter Frontscheibe 8 nicht wesentlich von der des ungeschlitzten Querträgers 4 der 3 unterscheidet, ist die Nachgiebigkeit nach Zerstörung der Frontscheibe 8 erhöht, sodass die Deformationsbewegungsfreiheit des Zwischenstücks 14 zum Verzögern des Impaktors 7 vollständig ausgenutzt werden kann.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fronthaube
- 2
- A-Säule
- 3
- Einbauten
- 4
- Querträger
- 5
- hinterer Flansch
- 6
- vorderer Flansch
- 7
- Impaktor
- 8
- Frontscheibe
- 9
- Trennwand
- 10
- Auflagefläche
- 11
- Motorraum
- 12
- Fahrgastzelle
- 13
- Schraube
- 14
- Zwischenstück
- 15
- Zwischenstück
- 16
- Knickzone
- 17
- Scheibenwischermotor
- 18
- Vorderkante
- 19
- Schlitz
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007012830 A1 [0002]
